高中数学直线的参数方程优质课教学设计
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直线的参数方程教学设计
教材内容解析
本节内容是人教A 版选修4—4第二讲第三部分的内容.直线是学生最熟悉的几何图形,在教材《必修2》中学生已经学习了直线的五种方程.教科书先引导学生回顾了用倾斜角的正切表示的直线的点斜式方程,这是为推导直线的参数方程做准备,从代数变换的角度看,教材P35的直线参
数方程00+cos ,+sin .
x x t t y y t αα=⎧⎨=⎩(为参数)
就是点斜式的变形.在提出“如何建立直线的参数方程?”后,教材引导学生借助向量工具探究直线的参数方程.这一过程,教师引导学生通过类比、联想的思想方法,将直线和单位方向向量联系起来,引入恰当的参数,从而建立直线的参数方程. 学情分析
学生对事物的认识多是从直观到抽象,从感性到理性.而对事物的理解多以自己的经验为基础来建构或解释现象,而并不是把知识从外界直接搬到记忆中.高二学生的学习过程更是如此.
之前圆锥曲线的参数方程学生已经熟悉,也能够理解各种曲线的参数的几何意义,但是直线的参数方程还能否用角作为参数呢?这是完全不同的,应该选择那个量作为直线的参数呢?需要引入“方向向量的概念”,之前的必修教材从未学习过,所以,在讲本节课之前,提前对方向向量的知识作了补充学习,为本节课的学习提前进行知识储备.
教学方法与教学手段
教学方法:启发探究式(教师设问引导,学生自主探究、合作解决).
教学手段:多媒体辅助教学(利用计算机和实物投影辅助教学).
教学目标
1.利用直线的单位方向向量推导直线的参数方程,体会直线的普通方程与参数方程的联系;
2.理解并掌握直线的参数方程中参数t 的几何意义;
3.通过直线参数方程的探究,体会参数的形成过程,培养严密地思考和严谨推理的习惯;
4.在学习过程中渗透类比、归纳、推理的数学思想方法,以及引领学生体会“根据几何性质选取恰当的参数,建立参数方程”的几何问题代数化的解析思想.
教学重点
1.分析直线的几何条件,选择恰当的参数写出直线的参数方程;
2.直线的参数方程中参数t 的几何意义.
教学难点
1.直线的参数方程中参数t 的几何意义;
2.直线参数方程中参数t 的几何意义的初步应用.
教学过程
一.课题引入
问题1.已知直线10l x y +-=:与抛物线2y x =交于A ,B 两点,求(1,2)M - 到A ,B 两点的距离之积.
解:解析法
由210x y y x
+-=⎧⎨=⎩可知两交点坐标分别为1535(,)22A --+,1535(,)22B -+- 所以222215351+535(1)(2)(1)(2)2222
MA MB --+--⋅=--+-⋅--+- (35)(35)=2=-⋅+.
【设计意图】
通过几何法求解距离,让学生真切感受“计算过程”的繁琐,为引入本节课题做铺垫.
问题2.有没有比这种方法更简便的算法?接着引入本节课题“直线的参数方程”.
二.直线的参数方程(直线的参数的发现与确定)
探究1.一般地,设直线l 经过点000M x y (,)
,且倾斜角为α,动点M x y (,)为直线上任意一点,直线l 的单位方向向量记作cos sin e αα=(,)
,[)0απ∈,,那么 0//M M e ,因此根据共线向量的充要条件可知,存在实数t ,使得
0=M M te ,
即00cos sin x x y y t αα--=(,)(,),于是,有
00cos sin x x t t y y t αα
-=⎧⎨-=⎩(为参数)
因此,把上面的方程叫做经过点000M x y (,)
,倾斜角为α的直线l 的参数方程. 直线参数方程的文字表述:直线上任意动点的纵横坐标等于定点相应坐标加上参数乘以倾斜角的正余弦.
注意:直线上的任意一个点都唯一对应一个参数t .
【设计意图】
通过教师引导和启发,由学生自己独立或在小组合作的基础上,借助直线的单位方向向量建立起直线l 的参数方程.这是本节课的其中一个重点和关键.
三.参数t 的几何意义
探究2.直线l 的参数方程中参数t 的几何意义是什么?
因为单位方向向量cos sin e αα=(,),所以1e =,又因为0=M M te ,
所以0===M M te t e t
于是得到参数t 的几何意义:直线l 上的动点M 到定点0M 的距离,
等于参数t 的绝对值.
探究3.参数t 的符号又有什么意义呢?
当0απ<<时,sin 0α>,所以直线l 的单位方向向量e 的方向总是向上的.
(1)若0t >,由000=
0sin y y t y y y y α
-⇒->⇒>,可知点M 在点0M 上方,则0M M 的方向向上; (2)若0t <,由000=0sin y y t y y y y α-⇒-<⇒<,可知点M 在点0M 下方,则0M M 的方向向下; (3)若0t =,则0y y =,从而点M 点0M 重合.
【设计意图】
引导学生思考讨论后获取共识,直线的参数t 具有两点意义:符号决定了动点相对于定点的位置,绝对值表示动点到定点的距离.为后面参数的应用做铺垫.
问题3.如果直线水平放置,那么直线上的定点和动点的关系可以和我们学过的那个知识联系起来?
【设计意图】
回顾数轴概念,理解数轴上的任意一点对应一个实数,点的坐标的绝对值刚好是对应的点到原点的距离.
问题4.数轴是怎样建立的?数轴上任意一点的坐标的几何意义是什么?